S1722odr8 Datasheet

Transcript

S1722ODR8                     Odometerless Dead Reckoning  High‐Performance 167 Channel GNSS  Receiver with Dead Reckoning  Features     S1722ODR8  provides  improved  navigation  performance  in  poor  signal  environment  and  in  short  signal  outage  situations.  It  combines  GNSS  position  data  and  internal  7‐DOF  MEMS  sensor  data  (3‐axis  accelerometer,  3‐axis  gyroscope,  barometric  pressure  sensor)  to  formulate  higher  accuracy  3D  position  solution.  It  brings  the  benefit  of  dead  reckoning  technology  to  aftermarket  applications  without  the  need  of  connecting  vehicle  odometer  signal.  S1722ODR8  provides  much  improved  navigation  accuracy  in  poor  signal  environment  such  as  urban canyon, parking garage, and short tunnels.    The  Extended  Kalman  Filter  algorithm  combines  GNSS  and  7‐DOF  MEMS  sensor  data  with  weighting  function  dependent  on  GNSS  signal  quality.  In  poor  signal  reception area and multipath environment, the position  error is reduced by dead reckoning.    The  S1722ODR8  features  167  channel  GNSS  receiver  with  fast  time  to  first  fix  and  improved  ‐148dBm  cold  start sensitivity. The superior cold start sensitivity allows  it to acquire, track, and get position fix autonomously in  difficult  weak  signal  environment.  The  receiver’s  ‐165dBm  tracking  sensitivity  allows  continuous  position  coverage  in  nearly  all  application  environments.  The  high  performance  search  engine  is  capable  of  testing  16,000,000  time‐frequency  hypotheses  per  second,  offering  industry‐leading  signal  acquisition  and  TTFF  speed.    The S1722ODR8 is suitable for automotive, tracking, and  telematics  applications  that  require  high  accuracy  uninterrupted navigation and low cost.  Embedded accelerometer, gyroscope, and  barometric pressure sensor   Dead Reckoning solution without need of    electrical connection to vehicle   High accuracy pressure sensor altitude   Open sky hot start 1 sec     Open sky cold start 29 sec     Cold start sensitivity ‐148dBm   Tracking sensitivity ‐165dBm   Accuracy 2.5m CEP   Operating temperature ‐40 ~ +85ºC     RoHS compliant        Applications   Vehicle Navigation   Vehicle Tracking   Telematics        1 TECHNICAL SPECIFICATIONS    Receiver Type                Accuracy                  Startup Time                Reacquisition    Sensitivity                                    ‐148dBm cold start  ‐165dBm tracking    1Hz    Altitude < 18,000m or velocity < 515m/s    3.3V LVTTL level        NMEA‐0183 V3.01  SkyTraq Binary  38400 baud, 8, N, 1      Default WGS‐84  User definable    3.3V+/‐ 10%    64mA acquisition  55mA tracking    17mm L x 22.4mm W      Update Rate      Operational Limits    Serial Interface      Protocol                        Datum                Input Voltage      Input Current    Dimension          Weight:            Operating Temperature     Storage Temperature      Humidity                                167‐channel Venus 8 engine  L1 GPS/QZSS/SBAS, L1 GLONASS or B1 Beidou C/A code    Position  2.5m CEP  Velocity  0.1m/sec  Time   10ns  1 second hot start under open sky  28 second warm‐start under open sky (average)  29 second cold‐start under open sky (average)    1s  2g  ‐40oC ~ +85oC    ‐55 ~ +100oC  5% ~ 95%    2 BLOCK DIAGRAM        Module block schematic                                                  3   INTERFACE          PINOUT DESCRIPTION  Pin No.  Description  Name  No connection  1  NC  2  GND  Ground  3  LED  GPS fix indicator. Output low at initial no fix, toggle each  second after position fix. 4  RXB  UART2 serial data input, 3.3V LVTTL    5  TXB  UART2 serial data output, 3.3V LVTTL    6  VCC33  7  GND  8  GPIO6  GPIO6 (reserved).    9  VCC33  Main 3.3V DC supply input  10  RESET_N  11  VBAT  12  BOOT_SEL_S  13  NC  No connection  14  NC  No connection  15  GNDA  RF ground  16  RFIN  RF input with 3.3V active antenna bias voltage  Main 3.3V DC supply input  Digital ground  External reset (active low). Can be left unconnected if unused. Backup supply voltage for internal RTC and backup SRAM, 2.5V  ~ 3.6V. VBAT must be applied whenever VCC33 is applied. This  pin should be powered continuously to minimize the startup  time. If VCC33 and VBAT are both removed, the receiver will be  in factory default mode upon power up, all user configuration  set is lost. For applications the does not care cold starting every time, this pin can be connect to VCC33. No connection for normal use. Pull‐low for loading firmware  into empty or corrupted Flash memory from ROM mode for  the master processor. 4 RF ground  17  GNDA  18  BOOT_SEL_M  19  VCC33  20  NC  No connection  21  NC  No connection  No connection for normal use. Pull‐low for loading firmware  into empty or corrupted Flash memory from ROM mode for  the master processor. Main 3.3V DC supply input  One‐pulse‐per‐second (1PPS) time mark output, 3V LVTTL.  The rising edge synchronized to UTC second when getting 3D  position fix. The pulse duration is about 800usec at rate of 1  Hz.    22  1PPS  23  NC  No connection  24  NC  No connection  25  RXA  26  TXA  27  NC  28  GND  UART1 serial data input, 3.3V LVTTL. This UART input is normally for sending commands or  information to the receiver in SkyTraq binary protocol. In the  idle condition, this pin should be driven HIGH. If the driving  circuitry is powered independently of S1722ODR8, ensure that  this pin is not driven to HIGH when primary power to  S1722ODR8 is removed. UART1 serial data output, 3.3V LVTTL.  This UART output is normally used for sending position, time  and velocity information from the receiver in NMEA‐0183  format. When idle, this pin output HIGH. No connection    Ground                                          5 MECHANICAL DIMENSION      A B C D E F G 22.4mm 17.0mm 2.85mm 2.55mm 1.1mm 3.8mm 1.1mm     RECOMMENDED PAD LAYOUT      6 ELECTRICAL SPECIFICATIONS    ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS  Parameter  Minimum  Maximum  Condition  Supply Voltage (VCC33)  ‐0.5  3.6  Volt  Backup Battery Voltage (VBAT)  ‐0.5  3.6  Volt  Input Pin Voltage  ‐0.5  VCC33+0.5  Volt  Input Power at RFIN    +5  dBm  Storage Temperature  ‐55  +100  degC      OPERATING CONDITIONS  Parameter  Min  Typ  Max  Unit  Supply Voltage (VCC33)  3.0  3.3  3.6  Volt  Acquisition Current (exclude active antenna current)    64    mA  Tracking Current (exclude active antenna current)    55    mA  2.5    3.6  Volt  Backup Current (VCC33 voltage applied)      1.5  mA  Backup Current (VCC33 voltage off)      35  uA  Output Low Voltage      0.4  Volt  Output HIGH Voltage  2.4      Volt  Input LOW Voltage      0.8  Volt  Input HIGH Voltage  2      Volt  Input LOW Current  ‐10    10  uA  Input HIGH Current  ‐10    10  uA    50    Ohm  Backup Voltage (VBAT)  RF Input Impedance (RFIN)                            7 POWER SUPPLY REQUIREMENT    S1722ODR8 requires a stable power supply, avoid ripple on VCC33 pin (<50mVpp). Power supply noise can affect the  receiver’s  sensitivity.  Bypass  capacitors  should  be  placed  close  to  the  module  VCC33  pin,  with  values  adjusted  depending on the amount and type of noise present on the supply line.          BACKUP SUPPLY      The purpose of backup supply voltage pin (VBAT) is to keep the SRAM memory and the RTC powered when the module  is powered down. This enables the module to have a faster time‐to‐first‐fix when the module is powered on again. DR  calibration data is also kept in this SRAM. If VBAT is not maintained when main power is removed, the receiver will  need  to  go  through  auto  calibration  process  before  DR  could  take  effect  every  time  it’s  powered  on.  The  backup  current drain is less than 35μA. In normal powered on state, the internal processor access the SRAM and current drain  is higher in active mode        ANTENNA CONSIDERATION    3.3V GPS/GLONASS or GPS/Beidou active antenna with 15dB ~ 28dB gain and noise figure less than 2dB can be used  for better performance. GPS antenna will also work.        MOUNTING CONSIDERATION    Although S1722ODR8 can be mounted in any orientation, its performance relies on stable sensor location and  orientation with respect to the vehicle. The receiver module needs to be securely mounted in the vehicle.          CALIBRATION of DR    S1722ODR8 performs calibration of gyro bias and odometer scale automatically using GPS. Customer is not required to  perform calibration at installation.    For  product  testing  or  benchmarking,  the  following  procedure  steps  can  achieve  efficient  calibration  quickly  after  a  short period of time:    1. Find a open sky place.    2. Start S1722ODR8 and stand still for 60 seconds until position fix is achieved.    3. Drive straight for 500m at speed of at least 40km/hr.    4. For next 3 minutes, drive straight and make at least 360‐deg turns (either two 90‐degrees left turns and right turns,  or four left turns, or four right turns) then drive straight for at least another 300m.                8 APPLICATION CIRCUIT          9 NMEA Output Description    The output protocol supports NMEA‐0183 standard. The implemented messages include GGA, GLL, GSA, GSV, VTG,  RMC, ZDA and GNS messages. The NMEA message output has the following sentence structure:    $aaccc,c–c*hh    The detail of the sentence structure is explained in Table 1.    Table 1: The NMEA sentence structure  character  HEX  Description “$”  24  Start of sentence. Aaccc    Address field. “aa” is the talker identifier. “ccc” identifies the sentence type. “,”  2C  Field delimiter. c–c    Data sentence block. “*”  2A  Checksum delimiter. Hh    Checksum field.   0D0A  Ending of sentence. (carriage return, line feed)     Table 2: Overview of SkyTraq receiver’s NMEA messages for S1722ODR8P‐BD GPS/Beidou DR Receiver  $GNGGA  Time, position, and fix related data of the receiver. $GNGLL  Position, time and fix status.  $GNGSA  Used to represent the ID’s of satellites which are used for position fix. When both GPS and Beidou $GPGSA  satellites are used in position solution, a $GNGSA sentence is used for GPS satellites and another  $BDGSA  $GNGSA sentence is used for Beidou satellites. When only GPS satellites are used for position fix, a  single $GPGSA sentence is output. When only Beidou satellites are used, a single $BDGSA sentence is  output.  $GPGSV  Satellite information about elevation, azimuth and CNR, $GPGSV is used for GPS satellites, while  $BDGSV  $BDGSV is used for Beidou satellites  $GNRMC  Time, date, position, course and speed data. $GNVTG  Course and speed relative to the ground. $GNZDA  UTC, day, month and year and time zone.     Table 3: Overview of SkyTraq receiver’s NMEA messages for S1722ODR8P‐GL GPS/GLONASS DR Receiver  $GNGGA  Time, position, and fix related data of the receiver. $GNGLL  Position, time and fix status.  $GNGSA  Used to represent the ID’s of satellites which are used for position fix. When both GPS and GLONASS  $GPGSA  satellites are used in position solution, a $GNGSA sentence is used for GPS satellites and another  $GLGSA  $GNGSA sentence is used for GLONASS satellites. When only GPS satellites are used for position fix, a  single $GPGSA sentence is output. When only GLONASS satellites are used, a single $GLGSA sentence  is output.  $GPGSV  Satellite information about elevation, azimuth and CNR, $GPGSV is used for GPS satellites, while  $GLGSV  $GLGSV is used for GLONASS satellites  $GNRMC  Time, date, position, course and speed data. $GNVTG  Course and speed relative to the ground. $GNZDA  UTC, day, month and year and time zone.                 10 The formats of the supported NMEA messages are described as follows:  GGA - Global Positioning System Fix Data Time, position and fix related data for a GPS receiver. Structure: $GPGGA,hhmmss.sss,ddmm.mmmm,a,dddmm.mmmm,a,x,xx,x.x,x.x,M,,,,xxxx*hh 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Example: $GPGGA,111636.932,2447.0949,N,12100.5223,E,1,11,0.8,118.2,M,,,,0000*02 Field 1 2 Name UTC Time Latitude Example 111636.932 2447.0949 3 4 N/S Indicator Longitude N 12100.5223 5 6 E/W Indicator GPS quality indicator E 1 7 8 9 10 Satellites Used HDOP Altitude DGPS Station ID 11 0.8 108.2 0000 11 Checksum 02 Description UTC of position in hhmmss.sss format, (000000.000 ~ 235959.999) Latitude in ddmm.mmmm format Leading zeros transmitted Latitude hemisphere indicator, ‘N’ = North, ‘S’ = South Longitude in dddmm.mmmm format Leading zeros transmitted Longitude hemisphere indicator, 'E' = East, 'W' = West GPS quality indicator 0: position fix unavailable 1: valid position fix, SPS mode 2: valid position fix, differential GPS mode 3: GPS PPS Mode, fix valid 4: Real Time Kinematic. System used in RTK mode with fixed integers 5: Float RTK. Satellite system used in RTK mode. Floating integers 6: Estimated (dead reckoning) Mode 7: Manual Input Mode 8: Simulator Mode Number of satellites in use, (00 ~ 28) Horizontal dilution of precision, (00.0 ~ 99.9) mean sea level (geoid), (-9999.9 ~ 17999.9) Differential reference station ID, 0000 ~ 1023 NULL when DGPS not used 11 GLL – Latitude/Longitude Latitude and longitude of current position, time, and status. Structure: $GPGLL,ddmm.mmmm,a,dddmm.mmmm,a,hhmmss.sss,A,a*hh 1 2 3 4 5 67 8 Example: $GPGLL,2447.0944,N,12100.5213,E,112609.932,A,A*57 Field 1 Name Latitude Example 2447.0944 2 N/S Indicator N 3 Longitude 12100.5213 4 E/W Indicator E 5 UTC Time 112609.932 6 7 Status Mode Indicator A A 8 Checksum 57 Description Latitude in ddmm.mmmm format Leading zeros transmitted Latitude hemisphere indicator ‘N’ = North ‘S’ = South Longitude in dddmm.mmmm format Leading zeros transmitted Longitude hemisphere indicator 'E' = East 'W' = West UTC time in hhmmss.sss format (000000.000 ~ 235959.999) Status, ‘A’ = Data valid, ‘V’ = Data not valid Mode indicator ‘N’ = Data not valid ‘A’ = Autonomous mode ‘D’ = Differential mode ‘E’ = Estimated (dead reckoning) mode ‘M’ = Manual input mode ‘S’ = Simulator mode 12 GSA – GNSS DOP and Active Satellites GPS receiver operating mode, satellites used in the navigation solution reported by the GGA or GNS sentence and DOP values. Structure: $GPGSA,A,x,xx,xx,xx,xx,xx,xx,xx,xx,xx,xx,xx,xx,x.x,x.x,x.x*hh 1 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 5 6 7 Example: $GPGSA,A,3,05,12,21,22,30,09,18,06,14,01,31,,1.2,0.8,0.9*36 Field 1 Name Mode 2 Mode 3 Satellite used 1~12 4 5 6 7 PDOP HDOP VDOP Checksum Example A Description Mode ‘M’ = Manual, forced to operate in 2D or 3D mode ‘A’ = Automatic, allowed to automatically switch 2D/3D 3 Fix type 1 = Fix not available 2 = 2D 3 = 3D 05,12,21,22,30 01 ~ 32 are for GPS; 33 ~ 64 are for WAAS (PRN minus ,09,18,06,14,0 87); 65 ~ 96 are for GLONASS (64 plus slot numbers); 193 1,31,, ~ 197 are for QZSS; 01 ~ 37 are for Beidou (BD PRN). GPS and Beidou satellites are differentiated by the GP and BD prefix. Maximally 12 satellites are included in each GSA sentence. 1.2 Position dilution of precision (00.0 to 99.9) 0.8 Horizontal dilution of precision (00.0 to 99.9) 0.9 Vertical dilution of precision (00.0 to 99.9) 36 13 GSV – GNSS Satellites in View Number of satellites (SV) in view, satellite ID numbers, elevation, azimuth, and SNR value. Four satellites maximum per transmission. Structure: $GPGSV,x,x,xx,xx,xx,xxx,xx,…,xx,xx,xxx,xx *hh 1 2 3 4 5 6 7 4 5 6 7 8 Example: $GPGSV,3,1,12,05,54,069,45,12,44,061,44,21,07,184,46,22,78,289,47*72 $GPGSV,3,2,12,30,65,118,45,09,12,047,37,18,62,157,47,06,08,144,45*7C $GPGSV,3,3,12,14,39,330,42,01,06,299,38,31,30,256,44,32,36,320,47*7B Field 1 2 3 4 Name Number of message Sequence number Satellites in view Satellite ID Example 3 1 12 05 5 6 7 Elevation Azimuth SNR 54 069 45 8 Checksum 72 Description Total number of GSV messages to be transmitted (1-5) Sequence number of current GSV message Total number of satellites in view (00 ~ 20) 01 ~ 32 are for GPS; 33 ~ 64 are for WAAS (PRN minus 87); 65 ~ 96 are for GLONASS (64 plus slot numbers); 193 ~ 197 are for QZSS; 01 ~ 37 are for Beidou (BD PRN). GPS and Beidou satellites are differentiated by the GP and BD prefix. Maximally 4 satellites are included in each GSV sentence. Satellite elevation in degrees, (00 ~ 90) Satellite azimuth angle in degrees, (000 ~ 359 ) C/No in dB (00 ~ 99) Null when not tracking 14 RMC – Recommended Minimum Specific GNSS Data Time, date, position, course and speed data provided by a GNSS navigation receiver. Structure: $GPRMC,hhmmss.sss,A,dddmm.mmmm,a,dddmm.mmmm,a,x.x,x.x,ddmmyy,,,a*hh 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Example: $GPRMC,111636.932,A,2447.0949,N,12100.5223,E,000.0,000.0,030407,,,A*61 Field 1 Name UTC time Example 0111636.932 2 Status A 3 Latitude 2447.0949 4 N/S indicator N 5 Longitude 12100.5223 6 E/W Indicator E 7 8 9 10 Speed over ground Course over ground UTC Date Mode indicator 000.0 000.0 030407 A 11 checksum 61 Description UTC time in hhmmss.sss format (000000.000 ~ 235959.999) Status ‘V’ = Navigation receiver warning ‘A’ = Data Valid Latitude in dddmm.mmmm format Leading zeros transmitted Latitude hemisphere indicator ‘N’ = North ‘S’ = South Longitude in dddmm.mmmm format Leading zeros transmitted Longitude hemisphere indicator 'E' = East 'W' = West Speed over ground in knots (000.0 ~ 999.9) Course over ground in degrees (000.0 ~ 359.9) UTC date of position fix, ddmmyy format Mode indicator ‘N’ = Data not valid ‘A’ = Autonomous mode ‘D’ = Differential mode ‘E’ = Estimated (dead reckoning) mode ‘M’ = Manual input mode ‘S’ = Simulator mode 15 VTG – Course Over Ground and Ground Speed The Actual course and speed relative to the ground. Structure: GPVTG,x.x,T,,M,x.x,N,x.x,K,a*hh 1 2 3 4 5 Example: $GPVTG, 000.0,T,,M,000.0,N,0000.0,K,A*3D Field 1 2 3 Name Course Speed Speed Example 000.0 000.0 0000.0 4 Mode A 5 Checksum 3D Description True course over ground in degrees (000.0 ~ 359.9) Speed over ground in knots (000.0 ~ 999.9) Speed over ground in kilometers per hour (0000.0 ~ 1800.0) Mode indicator ‘N’ = not valid ‘A’ = Autonomous mode ‘D’ = Differential mode ‘E’ = Estimated (dead reckoning) mode ‘M’ = Manual input mode ‘S’ = Simulator mode 16 STI,20 Dead Reckoning Status message Structure: PSTI,xx,x,x,x,xx,x,x,x,xxx.xx,xx.xx,xx.xx,x.xx*xx 1 2 34 5 67 8 9 10 11 12 13 Example: $PSTI,20,1,1,1,32,A,0,1,821.95,20.73,-13.45,6.63*40 Field Example Format Unit Description 1 20 numeric - Propietary message identifier: 20 2 1 numeric - Odometer Calibrate Status No. 1: calibrated 0: not calibrated 3 1 numeric - Gyro and Accelerometer Calibrate Status 1: calibrated 0: not calibrated 4 1 numeric - Sensor input available 1: available 0: not available 5 32 numeric Pulse Odometer pulse count 6 A character - Position Mode indicator: A=GPS fix, N = Data not valid, E = Estimated(dead reckoning) mode 7 0 numeric - Backward Status 1: activated, moving backward 0: normal, moving forward 8 1 numeric - Antenna detecting(Reserved) 1: antenna available 0: antenna not available 9 821.95 numeric 0.002V Gyro Bias 10 20.73 numeric cm/pulse Odometer Scaling Factor 11 -13.45 numeric Deg/sec Rotation rate 12 6.63 numeric m Distance 13 40 hexadecimal - Checksum 17 ORDERING INFORMATION  Model Name  S1722ODR8P‐BD  S1722ODR8NP‐BD  S1722ODR8P‐GL  S1722ODR8NP‐GL            Description GPS/Beidou Dead Reckoning Receiver Module, with pressure sensor  GPS/Beidou Dead Reckoning Receiver Module, without pressure sensor  GPS/GLONASS Dead Reckoning Receiver Module, with pressure sensor  GPS/GLONASS Dead Reckoning Receiver Module, without pressure sensor                                                                                The information provided is believed to be accurate and reliable. These materials are provided to customers and may be used for  informational  purposes  only.  No  responsibility  is  assumed  for  errors  or  omissions  in  these  materials,  or  for  its  use.  Changes  to  specification can occur at any time without notice.    These materials are provides “as is” without warranty of any kind, either expressed or implied, relating to sale and/or use including  liability  or  warranties  relating  to  fitness  for  a  particular  purpose,  consequential  or  incidental  damages,  merchantability,  or  infringement  of  any  patent,  copyright  or  other  intellectual  property  right.  No  warrant  on  the  accuracy  or  completeness  of  the  information, text, graphics or other items contained within these materials. No liability assumed for any special, indirect, incidental,  or  consequential  damages,  including  without  limitation,  lost  revenues  or  lost  profits,  which  may  result  from  the  use  of  these  materials.    The product is not intended for use in medical, life‐support devices, or applications involving potential risk of death, personal injury,  or severe property damage in case of failure of the product.  18 Change Log    Version 0.1, January 27, 2017  1. Initial release    19